Контрольная работа по "Передаче дискретных сообщений"

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И  ИНФОРМАТИКИ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

ВАРИАНТ 2

 

По предмету:

Передача дискретных сообщений

Фамилия:

Велижанина 

Имя:

Елена

Отчество:

Вадимовна

Шифр:

Е015С012

Группа:

С15

Домашний адрес студента:

620028, г. Екатеринбург, ул. Заводская, д. 30 , кв. 121


 

Дата отправки контрольной  работы «______» ________2002 г.

 

 

 

Контрольная работа поступила  на УФ СибГУТИ-УрКСИ

 

«_______» _________________ 2003 г.

Методист

 

Дата рецензии « ______» __________________ 2003 г.

 

Оценка __________________________________________________________

 

Подпись рецензента ______________________________________________

 

Задача 1

Передача информации ведется стартстопным аппаратным кодом  МТК-2 в дискретном двоичном канале без помех. Скорость передачи составляет N знак/мин. Вероятность Pi появления символа «1» на информационных позициях приведены в задании. Здесь и в дальнейшем i =  2,…., 6 (i соответствует номеру единичного элемента в кодовой комбинации) 

Требуется:

  1. Дать определение единицам измерения «Бит», «Бит/с», «Бод»
  2. Определить количество информации , приходящейся на каждый информационный единичный элемент кодовой комбинации Ii бит/элемент
  3. Определить количество информации , содержащейся в кодовой комбинации (знаке) Iзн бит/знак.
  4. Определить максимально возможное количество информации, которое может содержаться в кодовой комбинации (знаке) I зн max бит/знак
  5. Определить скорость модуляции В Бод, скорость передачи информации R
  6. Указать две причины того, что R < B для кода МТК-2

 

Дано:

N, знак/мин = 19200

Р2 = 0,55

Р3 = 0,4

Р4 = 0,35

Р5 = 0,8

Р6 = 0,7

 

Решение:

1.  Бит – это количество информации, которое переносит один символ источника дискретных сообщений в том случае, когда алфавит источника состоит из двух равновероятных символов.

Бит/с – это единица измерения, характеризующая скорость передачи информации по каналу.

Под одним бодом обычно понимается скорость передачи одного символа в секунду, то есть не просто изменение напряжения, а такое изменение напряжения, которое однозначно регистрируется принимающей стороной как один из символов алфавита.

 

2. Определим количество информации, приходящейся на каждый информационный единичный элемент кодовой комбинации

 ,

где - вероятность появления символа, т.е. формула количества информации приходящейся на один единичный элемент, если появление единичных элементов не равномерно.

 

  1. Определим количество информации содержащейся в кодовой комбинации:

,

где - количество информации, приходящейся на каждый информационный единичный элемент кодовой комбинации.

 

 

 

4. Определим максимально возможное количество информации, которое может содержаться  в кодовой комбинации (знаке):

     

Определим максимально  возможное количество информации , которое может содержаться в  кодовой комбинации (знаке) из формулы:

 

  1. Определим скорость модуляции В Бод из формулы:

где - длительность единичного элемента

= 0,41 мс, найдена расчетным путем из N = 19200 знак/мин по формуле:

Таким образом :

Далее определяем скорость передачи информации R, бит/с:

,

где К- количество информационных элементов в кодовой комбинации;

В – скорость модуляции (телеграфирования);

n – общее количество единичных элементов в кодовой комбинации.

 

= В=2440 бит/с, т.к. по условия задачи используется канал без помех.

 

  1. В пятиэлементном коде МТК-2 В > R , потому что
    • Все передаваемые единичные элементы являются информационными;
    • В реальных условия мы имеем потери информации в канале связи, например, из-за помех или несоответствия канала спектру передаваемых сигналов.

 

Задача 2

В синхронной системе ПДС используется устройство синхронизации без непосредственного  воздействия на генератор. Скорость модуляции составляет В Бод, коэффициент  деления m, емкость реверсивного счетчика S.

Требуется:

  1. Объяснить назначение устройств синхронизации в системах ПДС, привести функциональную схему устройств синхронизации без непосредственного воздействия на генератор, объяснить принцип ее действия, назначение отдельных узлов и преимущества рассматриваемого устройства перед устройством синхронизации с непосредственным воздействием на генератор.
  2. Рассчитать параметры устройства синхронизации без непосредственного воздействия на частоту задающего генератора со следующими характеристиками: время синхронизации не более 1 с, время поддержания синхфазности не менее 10 с, погрешность синхронизации не более 10% единичного интервала . Среднеквадратичное значение краевых искажений σ = 10% , исправляющая способность приемника μ = 45 %, коэффициент не стабильности генератора k =  .
  3. Коэффициент нестабильности задающего генератора устройства синхронизации  k =  , исправляющая способность μ = 40%. Краевые искажения отсутствуют. Построить зависимость времени нормальной работы (без ошибок) приемника от скорости телеграфирования В после выхода из строя фазового детектора (ФД) устройства синхронизации. Будут ли возникать ошибки спустя минуту после отказа ФД , если скорость телеграфирования В = 9600 Бод?
  4. В системе передачи данных используется устройство синхронизации без непосредственного воздействия на частоту генератора. Скорость модуляции В, шаг корреляции Δφ. Определить частоту задающего генератора, число ячеек n делителя частоты, если коэффициент деления каждой ячейки равен 2.

 

Дано:

В = 200 Бод

S = 10

Δφ = 0,012

 

Решение:

  1. Синхронизацией в системах ПДС называется процесс установления и поддержания определенных временных соотношений между двумя и более процессами.

Схема системы синхронизации  без непосредственного воздействия  на генератор изображена на рис. 1.

Принцип работы системы  синхронизации без непосредственного 

воздействия на генератор  с добавлением и вычитанием импульсов  можно пояснить с помощью рис. 2.

Генератор вырабатывает колебание частотой fзг в 2Кд раз больше тактовой частоты (так как коэффициенты деления делителей на рис. 3 соответственно равны 2 и m). Фазовый дискриминатор, в состав которого входит формирователь фронтов (ФФ), определяет величину расхождения по фазе значащих моментов (ЗМ) и тактовых импульсов (ТИ) генератора. Если частота генератора приемника больше частоты генератора передатчика (приемник «спешит»), то на входе системы И1 появится управляющий сигнал, который, пройдя реверсивный счетчик (усредняющее устройство), запретить прохождение одного импульса от ЗГ, в результате сего тактовая последовательность на выходе делителя сдвинется в сторону отставания на Исключение текста (запрет) происходит с помощью схемы запрета (НЕТ). Если приемник «отстает», то сигнал управления появится на выходе схемы И2, что приводит к появлению дополнительного импульса на выходе схемы ИЛИ, в результате чего тактовая последовательность на выходе делителя сдвинется в сторону опережения на Δt.

При попадании входного сигнала положение тактовой последовательности на выходе делителя обусловлено лишь значением коэффициента деления и стабильностью ЗГ.

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2

 

Преимуществами данной системы перед системой синхронизации с непосредственным воздействием на генератор являются большая точность синхронизации, стабильность генератора синхроимпульсов и система не выходит из синхронизма после перерыва связи.

  1. Рассчитаю параметры устройства синхронизации  со следующими характеристиками:

tс £ 1с; tпс ³ 10с; ε £ 10%; σ = 10% τ0; μ = 45%; k = ; .

 

1) B = 10N + B = 10*2+200 = 220 Бод

 

2) Коэффициент деления определим по формуле:

где

- время синхронизации, равно  1;

В – скорость модуляции (передачи);

k – коэффициент нестабильности ГО, k =

С – Среднее число  принимаемых подряд элементов одного знака С= 3;

ε – погрешность синхронизации, ε = 10%;

- среднеквадратичное значение  краевых искажений, определим  по формуле:

 

Определим частоту задающего  генератора по формуле:

 

Количество шагов корреляции определим по формуле:

 

 

Время поддержания синхронизма  определим по формуле:

где,  μ – исправляющая способность приёмника

 

 

Статистическую и динамическую погрешности синхронизации определим по формулам соответственно:

 

 

  1. Время поддержания синхронизма определим по формуле:

где μ – исправляющая способность приемника , равна 40%

       k – коэффициент нестабильности генератора, k=

 

Для построения графика  задаемся следующими значениями скорости телеграфирования В = 600, 1200, 2400, 4800, 7200 бод  и определяем время нормальной работы (без ошибок). Результаты расчетов помещаем в таблицу:

В, бод

t, c

600

333.33

1200

166.67

2400

83.33

4800

41.66

7200

27.77


 

Полученные результаты расчетов позволяют построить график t=f(B)

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При скорости телеграфирования В = 9600 бод время работы без ошибок составит

 

Полученное значение меньше 60 с (1 мин) , следовательно  при скорости телеграфирования В = 9600 бод в результате выхода из строя фазового детектора устройства синхронизации будут возникать ошибки.

 

  1. Шаг корреляции определяется в соответствии с выражением:


    

В = 20N + В = 20*2 + 200 = 240 Бод

откуда искомое число  ячеек делителя частоты равно:

 

Генератор вырабатывает колебания частотой в 2 n раз больше тактовой частоты. Частоту задающего генератора определим по формуле:

Задача 3.

 

Для циклического кода с минимальным кодовым расстоянием do=3, заданы последовательность и число информационных единичных элементов k=4. Отношение сигнал-помеха при приеме единичного элемента простого кода равно h . Метод модуляции (некогерентный прием).

Требуется:

  1. Определить минимальное число проверочных единичных элементов r и длину кодовой комбинации n.
  2. Построить кодовую комбинацию циклического кода F(x)
  3. Проверить правильность построения кодовой комбинации циклического кода путем деления F (x) на выбранный образующий полином Р (х)
  4. Построить структурную схему кодирующего устройства для выбранного кода.
  5. Составить таблицу состояний регистра сдвига кодирующего устройства.
  6. Построить структурную схему декодирующего  устройства для выбранного кода.
  7. Составить таблицу состояний регистра сдвига декодирующего устройства.
  8. Определить эквивалентную вероятность ошибки Рэ при использовании циклического кода в режиме обнаружения ошибки.
  9. Определить выигрыш в вероятности а = Ро/Рэ

 

Дано:

Информационные единичные  элементы: 10101

Полином P(x): 1011

h = 4.3

 

Решение:

1. Для определения  минимального числа проверочных  единичных элементов воспользуемся  выражением, т.к. 

где

n- длина кодовой комбинации,

т.к.

n = r + k

откуда определяем

r = 3

n = 4 + 3 = 7

Образующий  полином выбирается в соответствии со значением количества проверочных  элементов r,  равным степени образующего полинома. В данном случае r = 3 и выбранный полином будет иметь вид:

   1011 ([1] табл. 6.2)

 

Признаком  примитивных полиномов является наличие остатка , равного единице  только для  и , где n – количество элементов в кодовой комбинации. Между n и r для таких полиномов имеется зависимость . Здесь n – максимальное количество элементов, при котором число различающихся ненулевых остатков  равно n – 1. Исходя их этого, в таблицах образующих полиномов указывают только примитивные полиномы.  

2. Определим  кодовую комбинацию циклического  кода по формуле:

(10101) по условию

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 
 

   

  
 

   

  

 

R(х) =

 

Правильность  построения кодовой комбинации проявляется  в получении нулевого остатка  при делении  F(x) на P(x)

 

 

  

 

 

 

 

   
   

   
 

   
   

   
 

0

    

 

Таким образом,

 

   (10101101)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурна схема кодера

 

 

 

Пошаговый режим  работы кодера представлен в таблице 1

 

 

Пошаговый режим  работы кодера

Таблица 1

№ т.и.

Вх.

SM1

1

SM2

2

3

1

1

1+0

1

0+0

0

0

2

0

0+0

0

1+0

1

0

3

1

1+0

1

0+0

0

1

4

0

0+1

1

1+1

0

0

5

1

1+0

1

1+0

1

0

6

0

0+0

0

1+0

1

1

7

0

0+1

1

0+1

1

1

8

0

0+1

1

1+1

0

1


 R(x)= 101

 

Структурная схема декодера приведена на рисунке 4, пошаговый режим его работы  представлен в таблице 2.

 

 

 

 

 

Структурная схема декодера

 

Рис. 4.

 

Пошаговый режим  работы декодера

Таблица 2

№ т.и.

вх

SM1

1

SM2

2

3

1

1

1+0

1

0+0

0

0

2

0

0+0

0

1+0

1

0

3

1

1+0

1

0+0

0

1

4

0

0+1

1

1+1

0

0

5

1

1+0

1

1+0

1

0

6

1

1+0

1

1+0

1

1

7

0

0+1

1

1+1

0

1

8

1

1+1

0

1+1

0

0


R(x) = 0

Минимальное количество обнаруживаемых и исправляемых ошибок для циклического кода с минимальным кодовым расстоянием определяется из соотношения

 

Эквивалентная вероятность ошибки Рэ при использовании  циклического кода в режиме обнаружения  ошибок определяется из соотношения

 

Вероятность ошибки при приеме единичного элемента простого кода (n=k) Ро равна

 

 

 

Выигрыш в  верности равен 1,108

Задача 4.

  1. Закодировать кодом ASCII символы своей фамилии и имени, в каждой комбинации добавить 8й разряд-бит проверки на четность (всего 9 букв).
  2. Сформировать из 9 комбинаций 3 кадра с форматом, принятом в протоколе   Xmodem.
  3. Пояснить последовательность операций, выполняемых приемником и передатчиком при передаче файла из 3-х кадров по протоколу Xmodem. Передача сопровождается ошибочными кадрами на приеме с номерами i = 1,2,3.

 

Решение:

 

  1. Закодирую кодом ASCII символы своего отчества  и к каждой комбинации добавлю 8й разряд-бит проверки на четность

Буква

Код

V

10101100

a

11000011

d

11001001

i

11010010

m

11011011

o

11011110

v

11101101

n

11011101

a

11000011


 

  1. Далее формируем из 9 комбинаций 3 кадра с форматом , принятым в протоколе Xmodem

Признак

Порядковый

Обратный код

Поле данных

Контрольная

0000001

00000001

11111110

101011001100001111001001

00011100

0000001

00000010

11111101

110100101101101111011110

01000110

0000001

00000011

11111100

111011011101110111000011

01000110


 

  1. Последовательность операций, выполняемых приемником и передатчиком при передаче файла из 3-х кадров по протоколу Xmodem. Передача сопровождается ошибочными кадрами на приеме с номерами i = 1,2,3:

Последовательность  операций, выполняемых приемником и  передатчиком при передаче файла  с помощью протокола Xmodem, показана в табл. 1.

Передающий  компьютер начинает передачу файла  только после приема от принимающего компьютера знака NAK (Negative AcKnowledge), представляющего собой последовательность <0010101> в кодировке ACSII. Принимающий компьютер передает эту последовательность до тех пор, пока не начнется передача собственно файла. Если передано девять знаков NAK, а передача файла не началась, процесс должен быть возобновлен вручную.

После приема знака NAK передающий компьютер посылает знак начала блока SOH (Start Of Header) (Olh), два номера блока (сам номер и его двоичное дополнение по "единицам"), блок данных из 128 байт и контрольную сумму блока CS (Check Sum). Блоки нумеруются по модулю 256. Контрольная сумма размером в 1 байт представляет собой остаток от деления на 255 суммы значений кодов ASCII знаков, входящих в блок данных.

 

Передача файла  с помощью протокола Xmodem

Таблица 1

Передатчик

Направление передачи

Приемник

   

<NAK>

<SOH> 01 FE <данные С8>

-*

Ошибочный кадр 1

   

<NAK>

<SOH> 01 FE <данные С8>

^

,

 

<

<ACK>

<SOH> 02 FD <данные С8>

-*

Ошибочный кадр 2

   

<NAK>

<SOH> 02 FD <данные С8>

^

,

 

<

<ACK>

<SOH> 03 FC <данные С8>

-*

Ошибочный кадр 3

   

<NAK>

<SOH> 03 FC <данные С8>

^

,

   

<ACK>

<EOT>

-*

  
   

<Любой знак кроме ACK>

<EOT>

,-t………

  
 

4 –  

<ACK>

Передача файла завершена


 

Принимающий компьютер тоже вычисляет контрольную  сумму и сравнивает ее с принятой. Если сравниваемые значения различны либо прошло 10с, а прием блока  не завершен, принимающий компьютер  посылает передатчику знак NAK, означающий запрос на повторную передачу последнего блока. Если блок принят правильно, приемник передает подтверждение его приема знаком АСК (06h). В случае, если следующий блок не поступил в течение 10с, то передача знака АСК повторяется до тех пор, пока блок не будет принят правильно. После девяти неудачных попыток передачи блока связь прерывается.

В протоколе  используется двукратная передача номера. Это исключает повторную передачу одного и того же блока из-за потери подтверждающего сообщения. Принимающий  компьютер контролирует уникальность номеров принимаемых блоков. Если блок ошибочно передан повторно, то он сбрасывается. После успешной передачи всех данных передающий компьютер посылает знак завершения передачи EOT (End Of Transmission) (04h), сообщающий об окончании передачи файла.

Перерыв в  передаче блока свыше 1с считается  перерывом связи.

Преимущества  данного протокола перед другими  заключаются в его доступности  для разработчиков программных  средств, простоте реализации на языках высокого уровня, малом объеме приемного буфера (256 байт) и возможности передачи не только символьных (в кодах ACSII), но и исполняемых файлов (*.соm и *.ехе). Последнее возможно благодаря тому, что конец файла определяется подсчетом переданных байтов и использованием вместо знака файлового маркера (Ctrl-Z, "Z) специального сигнала завершения. Вероятность необнаруженной ошибки при передаче данных этим протоколом составляет PHO = 0,0004 , что несколько ниже, чем при обычной асинхронной проверке паритета, где PHO = 0,05.

К основным недостаткам протокола Xmodem можно отнести низкую производительность, обусловленную в основном использованием механизма ARQ типа SAW, большую вероятность необнаруженных ошибок, необходимость задания имени файла при приеме и относительно большой объем передаваемой служебной информации.

Последующие модификации протокола Xmodem были направлены на устранение этих и некоторых других его недостатков.

 

Задача 5

 

    1. Пояснить основные параметры локальной сети спецификации 10BASE-T
    2. Пояснить основные отличия сети FDDI от сети Token Ring.
    3. Пояснить назначение , особенности концентраторов и их основные функции.
    4. Если длина сегмента Ethernet , входящий в выбранный путь, не максимальна и равна L, рассчитать двойное (круговое) время прохождения в каждом сегменте выделенного пути ts где to это начальный сегмент, а t1 – время задержки на метр длины

Дано:

L,m = 185

ts,c = 11.2

t0, c = 0.065

Решение.

1.Пояснить  основные параметры локальной  сети спецификации 10BASE-T

 

10Base-T - Локальная  сеть на основе протокола CSMA-CD. Стандарт принят в 1991 году как дополнение к существующему набору стандартов Ethernet и имеет обозначение 802.3i. Использует в качестве среды двойную неэкранированную витую пару (Unshielded Twisted Pair, UTP). Соединения станций осуществляются по топологии "точка - точка" со специальным устройством - многопортовым повторителем с помощью двух витых пар. Одна витая пара используется для передачи данных от станции к повторителю (выход Tx сетевого адаптера), а другая - для передачи данных от повторителя к станции (вход Rx сетевого адаптера). 
Многопортовые повторители в данном случае обычно называются концентраторами (англоязычные термины - hub или concentrator). Концентратор осуществляет функции повторителя сигналов на всех отрезках витых пар, подключенных к его портам, так что образуется единая среда передачи данных. Повторитель обнаруживает коллизию в сегменте в случае одновременной передачи сигналов по нескольким своим Rx входам и посылает jam-последовательность на все свои Tx выходы. Стандарт определяет битовую скорость передачи данных 10 Мб/с и максимальное расстояние отрезка витой пары между двумя непосредственно связанными узлами (станциями и концентраторами) не более 100 м при использовании витой пары качества не ниже категории 3. Возможно иерархическое соединение концентраторов в дерево. Для обеспечения синхронизации станций при реализации процедур доступа CSMA/CD и надежного распознавания станциями коллизий в стандарте определено максимально число концентраторов между любыми двумя станциями сети. Общее количество станций в сети 10Base-T не должно превышать 1024. 
Сети, построенные на основе стандарта 10Base-T, обладают по сравнению с коаксиальными вариантами Ethernet'а многими преимуществами. Эти преимущества связаны с разделением общего физического кабеля на отдельные кабельные отрезки, подключенные к центральному коммуникационному устройству. И хотя логически эти отрезки по-прежнему образуют общий домен коллизий, их физическое разделение позволяет контролировать их состояние и отключать в случае обрыва, короткого замыкания или неисправности сетевого адаптера на индивидуальной рабочей станции. Это обстоятельство существенно облегчает эксплуатацию больших сетей Ethernet, так как концентратор обычно автоматически выполняет такие функции, уведомляя при этом администратора сети о возникшей проблеме.

Контрольная работа по Передаче дискретных сообщений 📙 Контрольная → 🆔 65465

Контрольная работа по Передаче дискретных сообщений 📙 Контрольная → 🆔 65465

Контрольная работа по "Передаче дискретных сообщений"